Διαχωρισμός Μειγμάτων
Εκχύλιση, απόχυση, διήθηση, εξάτμιση, απόσταξη, χρωματογραφία, φυγοκέντριση
Πώς ο ντετέκτιβ βρίσκει ποιο στυλό έγραψε το σημείωμα;
Βάζει μια κουκκίδα από το μελάνι σε διηθητικό χαρτί και αφήνει το νερό να «ανέβει»: τα χρώματα του μελανιού χωρίζουν σε κηλίδες, σαν δαχτυλικό αποτύπωμα. Σχεδόν όλες οι πρώτες ύλες βρίσκονται στη φύση ως μείγματα — και η Χημεία έχει μια μέθοδο για να χωρίσει το καθένα.
Το τσάι: τρεις μέθοδοι σε ένα φλιτζάνι
Ρίχνεις φύλλα τσαγιού σε βραστό νερό και το νερό γίνεται καστανό:
- Εκχύλιση: έγχρωμες και αρωματικές ουσίες μεταφέρονται από τα φύλλα στο νερό, γιατί διαλύονται σε αυτό.
- Απόχυση: γέρνεις το ποτήρι και αδειάζεις το υγρό, κρατώντας τα φύλλα με μια ράβδο — χωρίζεις υγρό από στερεό που έχει κατακαθίσει.
- Διήθηση (φιλτράρισμα): περνάς το υπόλοιπο από χωνί με διηθητικό χαρτί (ηθμό)· το υγρό περνά, το αδιάλυτο στερεό μένει στο φίλτρο.
Εξάτμιση και απόσταξη
- Εξάτμιση: θερμαίνεις ένα διάλυμα (π.χ. αλατόνερο) ώσπου να φύγει ο διαλύτης· μένει η στερεή διαλυμένη ουσία. Έτσι παίρνουμε αλάτι στις αλυκές. Ο διαλύτης όμως χάνεται στον αέρα.
- Απόσταξη: θερμαίνεις το μείγμα σε συσκευή απόσταξης· οι ατμοί ψύχονται στον ψυκτήρα και συλλέγονται. Διαχωρίζει συστατικά που βράζουν σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Από αλατόνερο συλλέγεις καθαρό νερό και στη φιάλη μένει το αλάτι. Με απόσταξη παίρνουμε και τη βενζίνη από το πετρέλαιο.
Χρωματογραφία και φυγοκέντριση
- Χρωματογραφία: μια σταγόνα μελάνι σε λωρίδα διηθητικού χαρτιού, με την άκρη βυθισμένη σε νερό. Το νερό ανεβαίνει, διαλύει το μελάνι, και τα έγχρωμα συστατικά «τρέχουν» με διαφορετική ταχύτητα πάνω στο χαρτί, οπότε χωρίζουν σε κηλίδες. Ιδανική για χρωστικές.
- Φυγοκέντριση: συσκευές που περιστρέφουν πολύ γρήγορα το μείγμα. Διαχωρίζει μικροσκοπικά στερεά που αιωρούνται σε υγρά (γαλακτώματα): το λάδι από τον ελαιοπολτό, το βούτυρο από το γάλα, τα συστατικά του αίματος.
Ποια μέθοδος διαχωρίζει συστατικά ενός υγρού μείγματος επειδή βράζουν σε διαφορετικές θερμοκρασίες;
Μέθοδος: ποια τεχνική διαλέγω;
- Αδιάλυτο στερεό σε υγρό (άμμος σε νερό) → απόχυση ή διήθηση.
- Διαλυμένο στερεό σε υγρό (αλάτι σε νερό) → εξάτμιση αν θέλεις το στερεό, απόσταξη αν θέλεις και τον διαλύτη.
- Υγρά ή συστατικά με διαφορετικό σημείο βρασμού → απόσταξη.
- Χρωστικές → χρωματογραφία.
- Πολύ μικρά σωματίδια που αιωρούνται (γάλα, αίμα, ελαιοπολτός) → φυγοκέντριση.
- Ουσίες που πρέπει να «βγουν» από ένα στερεό με διαλύτη (τσάι, καφές) → εκχύλιση.
Παράδειγμα — ποια μέθοδος;
- Καθαρό νερό από θαλασσινό νερό → απόσταξη.
- Αλάτι από θαλασσινό νερό → εξάτμιση (αλυκές).
- Λάδι από πολτοποιημένες ελιές → φυγοκέντριση.
- Χρωστικές ενός μελανιού → χρωματογραφία.
- Καφές φίλτρου → εκχύλιση (το νερό παίρνει ουσίες από τον καφέ) και διήθηση (το φίλτρο κρατά τη σκόνη).
Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):
Δεδομένα: Στο αλάτι μιας αλυκής έχει μείνει αρκετή άμμος. Προτεινόμενες σειρές: α. διήθηση – διάλυση – εξάτμιση, β. διάλυση – εξάτμιση – διήθηση, γ. διήθηση – εξάτμιση – διάλυση, δ. διάλυση – διήθηση – εξάτμιση.
Ζητούμενο: Ποια σειρά καθαρίζει το αλάτι και γιατί;
Λύση:
- Διάλυση σε νερό: το αλάτι διαλύεται, η άμμος όχι.
- Διήθηση: η άμμος μένει στο φίλτρο, το αλατόνερο περνά.
- Εξάτμιση του διηθήματος: μένει καθαρό αλάτι.
Η α και η γ ξεκινούν με διήθηση ενός στερεού μείγματος — δεν γίνεται. Η β εξατμίζει πριν απομακρυνθεί η άμμος, άρα η άμμος μένει μαζί με το αλάτι.
Απάντηση: η σειρά δ: διάλυση – διήθηση – εξάτμιση.
Ποια μέθοδος χρησιμοποιείται για να χωριστούν τα συστατικά του αίματος;
Σε τι διαφέρει η απόσταξη από την εξάτμιση ενός αλατόνερου;
Ρώτα «τι θέλω να κρατήσω;». Θέλω το στερεό που δεν διαλύεται → φίλτρο. Θέλω το στερεό που διαλύθηκε → εξάτμιση. Θέλω και τον διαλύτη → απόσταξη (έχει ψυκτήρα, «μαζεύει» τους ατμούς).
Τη χρωματογραφία την επινόησε ο Ρωσοϊταλός βοτανολόγος Μιχαήλ Τσβετ στις αρχές του 20ού αιώνα, για να χωρίσει τις χρωστικές των φύλλων. Το όνομα σημαίνει κυριολεκτικά «γραφή με χρώματα» — και, κατά σύμπτωση, «τσβετ» στα ρωσικά σημαίνει «χρώμα».
Σου δίνουν ένα δοχείο με άμμο, αλάτι και νερό ανακατεμένα. Θέλεις να πάρεις και τα τρία ξεχωριστά: στεγνή άμμο, καθαρό αλάτι και καθαρό νερό. Γράψε τα βήματα.
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
- Ανάδευση, ώστε να διαλυθεί όλο το αλάτι στο νερό.
- Διήθηση: η άμμος μένει στο διηθητικό χαρτί (την αφήνεις να στεγνώσει). Το διήθημα είναι αλατόνερο.
- Απόσταξη του αλατόνερου: το νερό βράζει, υγροποιείται στον ψυκτήρα και συλλέγεται καθαρό· στη φιάλη μένει το αλάτι.
Αν στο 3 έκανες εξάτμιση, θα έπαιρνες αλάτι αλλά θα έχανες το νερό.
Απάντηση: διάλυση → διήθηση → απόσταξη.
- Διήθηση για διαλυμένη ουσία. Το αλάτι που έχει διαλυθεί περνά από το φίλτρο· η διήθηση κρατά μόνο αδιάλυτα στερεά.
- Εξάτμιση = απόσταξη. Μόνο στην απόσταξη συλλέγεται ο διαλύτης.
- Λάθος σειρά βημάτων: πρώτα διάλυση, μετά διήθηση, μετά εξάτμιση.
- Εκχύλιση = απόχυση. Η εκχύλιση μεταφέρει ουσίες σε διαλύτη· η απόχυση απλώς αδειάζει το υγρό.
- Εκχύλιση: ουσίες περνούν από ένα υλικό σε διαλύτη (τσάι, καφές).
- Απόχυση και διήθηση: αδιάλυτο στερεό από υγρό.
- Εξάτμιση: παίρνουμε τη διαλυμένη στερεή ουσία· απόσταξη: διαφορετικά σημεία βρασμού, συλλέγουμε τον διαλύτη.
- Χρωματογραφία: χρωστικές που «τρέχουν» με διαφορετική ταχύτητα.
- Φυγοκέντριση: γρήγορη περιστροφή — λάδι από ελιές, βούτυρο από γάλα, αίμα.